JPS58218760A - アルカリ電池 - Google Patents
アルカリ電池Info
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- JPS58218760A JPS58218760A JP57100152A JP10015282A JPS58218760A JP S58218760 A JPS58218760 A JP S58218760A JP 57100152 A JP57100152 A JP 57100152A JP 10015282 A JP10015282 A JP 10015282A JP S58218760 A JPS58218760 A JP S58218760A
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- Japan
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- zinc alloy
- particles
- particle
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアルカリ電池の陰極としてタリウム、インジウ
ム、ガリウム、鉛、錫、カドミウムの群から壬意に選択
された１徨またば２ｆＩ以丘の元素を含む無氷化亜鉛合
金を用い、且つ該亜鉛合金が球状粒子群よシなることを
特徴とする７〜カリ電池に係るもので一般のアルカリ・
亜鉛揮成池の陰極に相当量添加されている水銀を使用す
ることなく電池内の水素ガス発生の少ないアルカリ電池
を提供するものである。
ム、ガリウム、鉛、錫、カドミウムの群から壬意に選択
された１徨またば２ｆＩ以丘の元素を含む無氷化亜鉛合
金を用い、且つ該亜鉛合金が球状粒子群よシなることを
特徴とする７〜カリ電池に係るもので一般のアルカリ・
亜鉛揮成池の陰極に相当量添加されている水銀を使用す
ることなく電池内の水素ガス発生の少ないアルカリ電池
を提供するものである。
従来、ボタン型又は円筒壓アルカリ１池の陰極として実
用されている粒状亜鉛は殆んど凡て純度９９．９９％以
との高純度電気亜鉛をアトマイズ法で粒状に形成したも
ので不規則形状をしている。このようなアトマイズ加工
された高純度亜鉛粒のアルカリ４解液中における水素ガ
ス発生は実用との限度を超えるものであるから、実際と
相当量の水銀で氷化することにより水素過域圧を大きく
している。即ち電池の種類や使用目的に応じ水化度５〜
２５重量％の範囲で使用されるのが普通である。
用されている粒状亜鉛は殆んど凡て純度９９．９９％以
との高純度電気亜鉛をアトマイズ法で粒状に形成したも
ので不規則形状をしている。このようなアトマイズ加工
された高純度亜鉛粒のアルカリ４解液中における水素ガ
ス発生は実用との限度を超えるものであるから、実際と
相当量の水銀で氷化することにより水素過域圧を大きく
している。即ち電池の種類や使用目的に応じ水化度５〜
２５重量％の範囲で使用されるのが普通である。
このことは必然的に、電池内で陰極部外が占めるべき設
計１定められた容積中に占める活物質量の減少を伴なう
。アシカリ・亜鉛系電池においては電池の容量は陰極支
配となるよう設計されるのが普通であるから陰極活物質
量の減少は電池容量の減少全意味する。のみならず環境
衛生との規制物質である水銀を多量に使用することや、
電池コスト’ｔｈ昇させるので好ましくない３゜従来、
亜鉛陰極に添加して水素過電圧をとげるための添加元素
として鉛、カドミウムが用いられておシ、その代表的な
ものとして例えば鉛０．０６原子俤、カドミウム０．０
３原子チを含む亜鉛合金が乾電池に実用されてきたが充
分な防蝕効果を期待するために実際ｋ Ｏ，１〜０．３
１ｎ９（Ｈｇ）７ｃｍ２（Ｚｎ）程度にアマルガムして
用いていた。またタリウム、インジウム、ガリウムの適
当蓋の添加で同様に効果的元素として提案きれている。
計１定められた容積中に占める活物質量の減少を伴なう
。アシカリ・亜鉛系電池においては電池の容量は陰極支
配となるよう設計されるのが普通であるから陰極活物質
量の減少は電池容量の減少全意味する。のみならず環境
衛生との規制物質である水銀を多量に使用することや、
電池コスト’ｔｈ昇させるので好ましくない３゜従来、
亜鉛陰極に添加して水素過電圧をとげるための添加元素
として鉛、カドミウムが用いられておシ、その代表的な
ものとして例えば鉛０．０６原子俤、カドミウム０．０
３原子チを含む亜鉛合金が乾電池に実用されてきたが充
分な防蝕効果を期待するために実際ｋ Ｏ，１〜０．３
１ｎ９（Ｈｇ）７ｃｍ２（Ｚｎ）程度にアマルガムして
用いていた。またタリウム、インジウム、ガリウムの適
当蓋の添加で同様に効果的元素として提案きれている。
然しなからこれらの元素は極めて高価であるから実用の
ためにはその添加量を可及的抑える必要があった。
ためにはその添加量を可及的抑える必要があった。
本発明は分極特性を線香せず防蝕効果の大きいタリウム
、インジウム、ガリウム、鉛、錫、カド１、：。
、インジウム、ガリウム、鉛、錫、カド１、：。
ミウムの群から任意に選択された元素を含む亜鉛合金を
用いると共に、亜鉛合金粒形状を球状とすることによシ
アトマイズ加工された場合に比べ叙丘の元素の添加量を
減少させることができ、また無汞化で実用と必要な程度
にまで水素ガス発生を抑制しうるよう改善したものであ
る。
用いると共に、亜鉛合金粒形状を球状とすることによシ
アトマイズ加工された場合に比べ叙丘の元素の添加量を
減少させることができ、また無汞化で実用と必要な程度
にまで水素ガス発生を抑制しうるよう改善したものであ
る。
本発明の球状粒子と従来品におけるアトマイズ加工され
た不規則形状粒子との相異に就で説明すると、従来品の
不規則形状とは金属顕微鏡写真による第１図にその一例
を示した。このものの粒度は一般に７０乃至３００μｍ
８度を中心に３０乃至４００μｍ（平均径１００乃至１
４０μｍ）程度である。公称されている粒度外布は標準
篩を用いる振盪法によって測定されているから、分級操
作が正確であれば測定値は粒子の短径の粒度分布を示し
ている。
た不規則形状粒子との相異に就で説明すると、従来品の
不規則形状とは金属顕微鏡写真による第１図にその一例
を示した。このものの粒度は一般に７０乃至３００μｍ
８度を中心に３０乃至４００μｍ（平均径１００乃至１
４０μｍ）程度である。公称されている粒度外布は標準
篩を用いる振盪法によって測定されているから、分級操
作が正確であれば測定値は粒子の短径の粒度分布を示し
ている。
実用されているアトマイズ加工亜鉛粒の粒度を仮りに長
径で示した場合にはその外布域１００乃至７００μｍ１
平均径２００乃至３００μｍ程度である。
径で示した場合にはその外布域１００乃至７００μｍ１
平均径２００乃至３００μｍ程度である。
此で亜鉛合金粒の変形度について説明すると、成る粒子
の最も長い方向の長さｔ−ｌ（以下長径と称す）、！軸
と直＾方向の一番長い長さ’＆Ｓ（以 パ−下短径と
称す）とすると、１３７８ （以下形状指数と称す）は
その粒子の細長さを示す指数である。
の最も長い方向の長さｔ−ｌ（以下長径と称す）、！軸
と直＾方向の一番長い長さ’＆Ｓ（以 パ−下短径と
称す）とすると、１３７８ （以下形状指数と称す）は
その粒子の細長さを示す指数である。
実際のアトマイズ粒は前述のようにさまざまな形状のも
のを含むが平均形状指数で分類するのが簡明且つ実用的
である。実用されているアトマイズ粒の形状指数は１．
８乃至３．６程度のものであシ平均形状指数は２．０乃
至２，３程度である。
のを含むが平均形状指数で分類するのが簡明且つ実用的
である。実用されているアトマイズ粒の形状指数は１．
８乃至３．６程度のものであシ平均形状指数は２．０乃
至２，３程度である。
これに対し本発明における球状亜鉛合金は、その全部ま
たは大部分が球状粒子からなり他の不規則形状の粒子の
含有率の少ないものである。このような球状亜鉛合金粒
子の形状指数は後述するように電池製造工程で容積計量
する際のバラツキを考慮した場合、好ましくは１．２以
下、実用とは１．３以下である場合に効果的であること
を実験的に認めた。第２図に球状亜鉛粒子ｌの形状指数
のモデルを示した。第２図中何）は１．０、（０＞は１
，１、ｅ→は１．ン、に）は１．３の形状指数をそれぞ
れ示している。また球状亜鉛合金粒子群の粒径は電池の
放ｔＷ性と１少くなくとも過半数が４０乃至１５０μｍ
の範囲であることが好ましい。このような球状粒子は適
当な条件下で溶融亜鉛を滴加乃至噴霧させ界面張力で粒
状化させたのち冷却してつくるが、アトマイズ加工粒を
機械的に二次加工してつくることができる。
たは大部分が球状粒子からなり他の不規則形状の粒子の
含有率の少ないものである。このような球状亜鉛合金粒
子の形状指数は後述するように電池製造工程で容積計量
する際のバラツキを考慮した場合、好ましくは１．２以
下、実用とは１．３以下である場合に効果的であること
を実験的に認めた。第２図に球状亜鉛粒子ｌの形状指数
のモデルを示した。第２図中何）は１．０、（０＞は１
，１、ｅ→は１．ン、に）は１．３の形状指数をそれぞ
れ示している。また球状亜鉛合金粒子群の粒径は電池の
放ｔＷ性と１少くなくとも過半数が４０乃至１５０μｍ
の範囲であることが好ましい。このような球状粒子は適
当な条件下で溶融亜鉛を滴加乃至噴霧させ界面張力で粒
状化させたのち冷却してつくるが、アトマイズ加工粒を
機械的に二次加工してつくることができる。
以下本発明の一実施例によシ説明する。第１表に本発明
による球状亜鉛合金粒と従来品による不規則形状亜鉛合
金粒とのアルカリ這解液中、における水素ガス発生量比
較及び両者を用いた容積計量時のバラツキ率比較を示し
た。第１表における水素ガス発生量とは酸化亜鉛を飽和
させた４０チ水酸化カリウム溶液中に一定量の被験亜鉛
粒を浸漬し４５°Ｃで７２時間ガス発生の経時変化を測
定したときのガス発生速度でアシ、充填量バラツキ率と
は一定量の糊剤を表面に付着はせた被験亜鉛粒を容積計
量した際、の平均充填率（Ｗ）とバラツキ（３σ）の比
を示す。
による球状亜鉛合金粒と従来品による不規則形状亜鉛合
金粒とのアルカリ這解液中、における水素ガス発生量比
較及び両者を用いた容積計量時のバラツキ率比較を示し
た。第１表における水素ガス発生量とは酸化亜鉛を飽和
させた４０チ水酸化カリウム溶液中に一定量の被験亜鉛
粒を浸漬し４５°Ｃで７２時間ガス発生の経時変化を測
定したときのガス発生速度でアシ、充填量バラツキ率と
は一定量の糊剤を表面に付着はせた被験亜鉛粒を容積計
量した際、の平均充填率（Ｗ）とバラツキ（３σ）の比
を示す。
第１表中、本発明とはタリウム０．３原子チ、ガドミウ
ム０．３原子チ、鉛０．６ ｗ、子％を含む球状無氷化
亜鉛合金で、合金粒子の平均形状指数１．０５、粒度５
０乃至１５０μｍｎのものである。この球状亜鉛粒は純
度９９．９９％以との電気亜鉛、タリウム、カドミウム
及び鉛を低周波誘導炉中で加熱溶融して得た合金全７ト
マイズ法で粒状化し、これを加熱状態で互いに逆方向に
高速回転している平行した２枚の超硬製ディスクにフイ
ードレ定圧負荷状態で自転せしめ球状無氷化亜鉛合金粒
としたものである。
ム０．３原子チ、鉛０．６ ｗ、子％を含む球状無氷化
亜鉛合金で、合金粒子の平均形状指数１．０５、粒度５
０乃至１５０μｍｎのものである。この球状亜鉛粒は純
度９９．９９％以との電気亜鉛、タリウム、カドミウム
及び鉛を低周波誘導炉中で加熱溶融して得た合金全７ト
マイズ法で粒状化し、これを加熱状態で互いに逆方向に
高速回転している平行した２枚の超硬製ディスクにフイ
ードレ定圧負荷状態で自転せしめ球状無氷化亜鉛合金粒
としたものである。
次に従来品Ａは電気亜鉛をアトマイズ法によシネ規則形
状の粒状体としたのち、非酸化性雰囲気下で金属水銀と
接触せしめて得た平均水化度１０重量係の水化亜鉛粒で
平均形状指数２．１、粒径ｉｏ。
状の粒状体としたのち、非酸化性雰囲気下で金属水銀と
接触せしめて得た平均水化度１０重量係の水化亜鉛粒で
平均形状指数２．１、粒径ｉｏ。
乃至３００μｍのものである。また従来品Ｂはタリウム
０．３原子チ、カドミウム０．３原子チ、鉛０．６原子
チを含む亜鉛合金をアトマイズ法によシネ規則形状に粒
状化した平均形状指数２．２、粒径１００乃至３００μ
ｍの無氷化亜鉛粒である。
０．３原子チ、カドミウム０．３原子チ、鉛０．６原子
チを含む亜鉛合金をアトマイズ法によシネ規則形状に粒
状化した平均形状指数２．２、粒径１００乃至３００μ
ｍの無氷化亜鉛粒である。
第１表から判るように本発明によればアマルガメーショ
ンを行なうことなしに従来実用されている水化亜鉛粒と
同程度にまで水素ガス発生を抑えることができるのみな
らず、電池製造工程において電池内に装填される陰極活
物質量のノ（ラツキを減すことができる。このような球
状化による効果は実施例で示したＺｎ −Ｔｌ−Ｃｄ
−Ｐｂ系合金組成以外のタリウム、インジウム、ガリウ
ム、カドミウム、鉛、錫を含有することによって亜鉛の
水素過電圧を上昇せしめ他の合金組成に就でも同様に認
められた。
ンを行なうことなしに従来実用されている水化亜鉛粒と
同程度にまで水素ガス発生を抑えることができるのみな
らず、電池製造工程において電池内に装填される陰極活
物質量のノ（ラツキを減すことができる。このような球
状化による効果は実施例で示したＺｎ −Ｔｌ−Ｃｄ
−Ｐｂ系合金組成以外のタリウム、インジウム、ガリウ
ム、カドミウム、鉛、錫を含有することによって亜鉛の
水素過電圧を上昇せしめ他の合金組成に就でも同様に認
められた。
本発明における永化させることなしにアルカリ電解液中
における水素ガス発生を抑制する効果と共に、もう一つ
の効果である充填量の）（ラツキを減少せしめる効果に
ついて以下記述する。即ちアルカリ・亜鉛電池の陰極は
電解液に糊剤を溶解膨潤させた高粘度のゲル状電解液中
に亜鉛粒を分散させるか、亜鉛粒の表面に糊剤を付着さ
せておきこれにアルカリ電解液を注液しゲル化させるか
してつくる。この亜鉛粒分散ゲルまたは表面に糊剤を付
着させた亜鉛粒を電池の陰極容器内に一定量秤取する作
業は一般に容積計量法で行なわれているが、この容積計
量時の重量バラツキを可及的小さくすることである。
における水素ガス発生を抑制する効果と共に、もう一つ
の効果である充填量の）（ラツキを減少せしめる効果に
ついて以下記述する。即ちアルカリ・亜鉛電池の陰極は
電解液に糊剤を溶解膨潤させた高粘度のゲル状電解液中
に亜鉛粒を分散させるか、亜鉛粒の表面に糊剤を付着さ
せておきこれにアルカリ電解液を注液しゲル化させるか
してつくる。この亜鉛粒分散ゲルまたは表面に糊剤を付
着させた亜鉛粒を電池の陰極容器内に一定量秤取する作
業は一般に容積計量法で行なわれているが、この容積計
量時の重量バラツキを可及的小さくすることである。
前述したようにアルカリ・亜鉛系電池は陽極活物質に対
する陰極活物質量のマス・バランスが容量的に陰極支配
となるよう設計されているから、陰極計ｉ精度の工程能
力が高まれば電池内への陰極活物質の平均充填量を増や
すこと即ち電池容量を増大させることができる。
する陰極活物質量のマス・バランスが容量的に陰極支配
となるよう設計されているから、陰極計ｉ精度の工程能
力が高まれば電池内への陰極活物質の平均充填量を増や
すこと即ち電池容量を増大させることができる。
更に他の効果として球状亜鉛粒は他の形状の亜鉛粒に比
べ、粒子表面に糊剤を付着させる際に均一に付着し易い
特性を有し且つ平均付着量を多くすることができるので
アルカリ電解液を注液した際に均一で良質なゲヤを形成
することができる。
べ、粒子表面に糊剤を付着させる際に均一に付着し易い
特性を有し且つ平均付着量を多くすることができるので
アルカリ電解液を注液した際に均一で良質なゲヤを形成
することができる。
本発明は陽極として過酸化銀、酸化銀、オキシ水酸化ニ
ッケル、酸化水銀、二酸化マンガンその他の金属酸化物
を用いる等、陰極活物質が亜鉛でラシ且つ電解液がアル
カリ系である凡ての電池に適用できる。
ッケル、酸化水銀、二酸化マンガンその他の金属酸化物
を用いる等、陰極活物質が亜鉛でラシ且つ電解液がアル
カリ系である凡ての電池に適用できる。
叙との如く本発明線陰極亜鉛を永化することなしに電池
内における水素ガス発生を抑制することによシ電池の放
電や貯蔵時における変形、漏液等を防止すると共に電池
内に装填される陰極の計量精度を高めて電池容量を自重
することができる等工業的効果の大きいものである。
内における水素ガス発生を抑制することによシ電池の放
電や貯蔵時における変形、漏液等を防止すると共に電池
内に装填される陰極の計量精度を高めて電池容量を自重
することができる等工業的効果の大きいものである。
第１図は従来電池における亜鉛粒子の金属顕微鏡写゛＾
でちる。第２図（イ）、（ロ）、（ハ）、に）は本発明
電池に゛おける球状亜鉛合金粒子の形状指数を示すモデ
シ図である。 １・・・球状亜鉛合金粒子 特許出願人の名称
でちる。第２図（イ）、（ロ）、（ハ）、に）は本発明
電池に゛おける球状亜鉛合金粒子の形状指数を示すモデ
シ図である。 １・・・球状亜鉛合金粒子 特許出願人の名称
Claims (3)
- （１） タリウム、インジウム、ガリ聾ム、鉛、錫、
カドミウムの群から任意に選択された１種または２種以
との元素を含む無氷化亜鉛合金よシなる陰極を用いるア
ルカリ電池において、核熱水化亜鉛合金が球状亜鉛合金
粒子群よｐなることを特徴とするアルカリ電池。 - （２）球状亜鉛合金粒子群の粒子の形状指数が１．０乃
至１．３の範囲である仁とを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のアルカリ電池。 - （３） 球状亜鉛合金粒子群の６０重ｔ％以とが４０
乃至１８０μｍの粒径よシなること′＠：特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のアルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57100152A JPS58218760A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57100152A JPS58218760A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | アルカリ電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58218760A true JPS58218760A (ja) | 1983-12-20 |
Family
ID=14266342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57100152A Pending JPS58218760A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58218760A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0162411A2 (en) * | 1984-05-17 | 1985-11-27 | MITSUI MINING & SMELTING CO., LTD. | Process for the production of active anode materials for use in cells |
| JPS60262352A (ja) * | 1984-06-07 | 1985-12-25 | Toshiba Battery Co Ltd | アルカリ・亜鉛電池 |
| JPS6147066A (ja) * | 1984-08-14 | 1986-03-07 | Toppan Printing Co Ltd | 薄型電池 |
| JPS6168863A (ja) * | 1984-09-12 | 1986-04-09 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | アルカリ電池 |
| JPS61153950A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-12 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 亜鉛アルカリ電池 |
| FR2577351A1 (fr) * | 1985-02-12 | 1986-08-14 | Duracell Int | Piles electrochimiques et leur fabrication |
| US4735876A (en) * | 1984-02-20 | 1988-04-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Zinc-alkaline battery |
| WO1998050969A1 (en) * | 1997-05-02 | 1998-11-12 | Eveready Battery Company, Inc. | Zinc shapes for anodes of electrochemical cells |
| EP1021844A1 (en) * | 1997-08-01 | 2000-07-26 | Duracell Inc. | Zinc-based electrode particle form |
| US6521378B2 (en) * | 1997-08-01 | 2003-02-18 | Duracell Inc. | Electrode having multi-modal distribution of zinc-based particles |
-
1982
- 1982-06-11 JP JP57100152A patent/JPS58218760A/ja active Pending
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| JPH0425669B2 (ja) * | 1984-08-14 | 1992-05-01 | Toppan Printing Co Ltd | |
| JPS6168863A (ja) * | 1984-09-12 | 1986-04-09 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | アルカリ電池 |
| JPS61153950A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-12 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 亜鉛アルカリ電池 |
| JPH0371738B2 (ja) * | 1984-12-27 | 1991-11-14 | Mitsui Kinzoku Kogyo Kk | |
| FR2577351A1 (fr) * | 1985-02-12 | 1986-08-14 | Duracell Int | Piles electrochimiques et leur fabrication |
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